مدیریت بهینه‌ی آب در شرایط خشکسالی؛ مطالعه موردی دشت سرخون، استان هرمزگان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، ایران- استان

2 دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، ایران- استان فارس

3 دانشیار، عضو هیات علمی، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس

چکیده

ایران درکمربند خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد که در چندسال اخیر بیشتر مناطق آن، دچار پدیده خشکسالی و بدنبال آن کمبود آب­های سطحی وزیرزمینی روبرو شده است. نود و دو درصد آب مصرفی در ایران مربوط به بخش کشاورزی است، که بدنبال آن سبب برداشت بی رویه از منابع آب‌زیرزمینی شده که سبب وارد آمدن صدمات جبران ناپذیری بر پتانسیل آبی شده است، لذا مدیریت بهینه در مصرف آب و رعایت الگوی صحیح کشت، امری لازم و ضروری به نظر می­رسد. در این تحقیق سعی گردید، پس از تشریح وضعیت خشکسالی در دشت سرخون، با برنامه‌ریزی مدیریتی در بخش کشاورزی و تغییر الگوی کشت، در جهت حفظ و مدیریت منابع آب قدم برداشته شود. با این هدف، از مقادیر آمار بارندگی و تراز آب زیرزمینی طی دوره آماری 68-1367 تا 94-1393، شاخص SPI و GRI برای پایش وضعیت خشکسالی و مدل برنامه ریزی خطی (لینگو) جهت مدیریت بهینه مصرف آب استفاده گردید، که در آن از سه سناریوی بهینه سازی الگوی کشت در وضع موجود، تغییر راندمان آبیاری و افزایش جمعیت با هدف حداکثر کردن سود حاصله از کشت محصولات و میزان آب مصرفی استفاده گردید. نتایج نشان می­دهد که سطح آب زیرزمینی دشت سرخون به میزان 6 متر افت داشته است که این افت از سال 1387 آغاز می‌گردد و از سال 1379 به بعد بطور متوالی با خشکسالی‌های شدید و خیلی شدید همراه بوده، که با بهینه‌سازی الگوی کشت در سال هدف (سال 1390)، به میزان دو میلیون مترمکعب در مصرف آب صرفه جویی شده و سود به‌دست ‌آمده در الگوی کشت بهینه نسبت به وضع موجود، افزایش 107درصدی را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimization of water resource management under drought condition; Case Study Sarkhoun Plain, Hormozgan Province

نویسندگان [English]

  • Ommolbanin Bazrafshan 1
  • Faezeh Rahimi 2
  • Hannaneh Mohammadi Kangaran 3
1 Assistant Professor, Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran.
2 MSc in Watershed Managemen Engineerngt, University of Hormozgan, Iran- Fars Province, Marvadhasht, Shahid Sadoughi St,
3 Assosciate Professor, Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Hormozgan, Bandar Abbas
چکیده [English]

The challenges of drought and groundwater shortage in arid and semi-arid countries like Iran are natural heritage. Almost 92% of the water use in Iran accounts for agriculture overexploiting groundwater aquifers. Therefore, cross-sector management is necessary to prevent unconstrained use of the aquifers and implement sustainable agriculture practices. This study used linear programming (LP) model to optimize the groundwater use and cultivation pattern in Sarkhoun plain. Therefore, the drought state of Sarkhoun plain was assessed in the study area based on SPI and GRI indices for a 25-year period (1988-1989 to 2013-2014) using the records of precipitation and groundwater level. Then, LP models were developed to maximize the net benefits of water use. So, three scenarios of current cropping pattern, irrigation efficiency, and population growth were used to predict the water supply impacts on cropping pattern in the Sarkhoun plain. The results showed that groundwater level of Sarkhoun plain has dropped 6 meters since 2008 following by severe and very severe drought events since 2000. Optimizing cropping pattern outputted to save 2 × 106 m3 water and increase the net benefits by 107% for the planning year (2011).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater Resources Index
  • Linear Programming
  • Optimization of Cultivation Pattern
  • Standardized precipitation index
  • Water Resources Management

احمدی، س.، الف. میرفردی و ق. زارعی. 1392. بررسی رابطه مسوولیت‌پذیری و گرایش به صرفه‌جویی در مصرف آب، مجله‌جامعه‌شناسی کاربردی، جلد24، شماره 2، ص 185-200.

اقتدارنژاد، م. 1393. بررسی تأثیر خشکسالی­های هواشناسی و هیدرولوژیکی بر کمیت و کیفیت منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی: دشت بم). پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان.

 

آقاپورصباغی، م. 1389. تأثیر قیمت آب بر الگوی کشت زارعین مطالعه موردی: شهرستان شوشتر. مجله پژوهش‌های ترویج و آموزش کشاورزی، سال سوم، شماره2.

بذرافشان، الف.، م. محسنی ساروی، الف. ملکیان و الف. معینی.1390. بررسی وضعیت خشکسالی استان گلستان با استفاده از شاخص بارش استاندارد SPI. فصلنامه علمی پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 18، شماره 3 ص 395-407.

بردبار، م.، ش. شکری، ب. بردبار و م. سلوکی. 1388. تسطیح لیزری اراضی زراعی راهبردی برای مدیریت بهینه آب در بخش کشاورزی. اولین همایش ملی بحران آب، دانشگاه آزاد مرودشت.

بی‌نام. 1391. مطالعات تفصیلی و اجرایی حوزه آبخیز سرخون: گزارش اقتصادی- اجتماعی حوزه آبخیز سرخون. اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان هرمزگان، 108ص.

بی‌نام. 1391. مطالعات تفصیلی و اجرایی حوزه آبخیز سرخون: گزارش آب‌زیرزمینی حوزه آبخیز سرخون. اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان هرمزگان، 80ص.

بی‌نام. 1391. مطالعات تفصیلی و اجرایی حوزه آبخیز سرخون: گزارش فیزیوگرافی حوزه آبخیز سرخون. اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان هرمزگان، 1855ص.

ترکمانی، ج. و الف. خسروی. 1380. الگوی ریاضی تعیین برنامه مطلوب در کشاورزی. مجله اقتصاد کشاورزی و توسعه، دوره 9، شماره 35، ص 13-38.

ترکمانی، ج. و ع. عبدشاهی. 1379. استفاده از روش برنامه ریزی ریاضی چند دوره ای در تعیین الگوی بهینه کشاورزان، فصلنامه علمـی برنامـه ریزی و اقتصاد کشاورزی وزارت کشور، جلد20، شماره 2، ص 32-45.

چیت­سازان، م.  و م. ساعت ساز. 1384. کاربرد مدل ریاضی MODFLOW در بررسی گزینه­های مختلف مدیریت منابع آب دشت رامهرمز، مجله علوم دانشگاه شهید چمران اهواز، شماره 14، ص 73-85.

حسین زاد، ج.، ف. کاظمیه، ج. فاطمیه، الف. جوادی و ه. غفوری. 1392. زمینه‌ها و سازوکارهای مدیریت آب کشاورزی در دشت تبریز ، دانش آب و خاک، جلد23، شماره2، ص 85-98.

حسین‌زاده، م.  و الف. نوحه‌گر. 1390. بررسی تاثیر خشکسالی‌های دو دهه اخیر بر منابع آب زیرزمینی دشت میناب و وقوع پدیده فرونشینی، مجله پژوهش‌های دانش زمین، جلد 9، شمار1، ص 15- 25.

خواجه، م. 1393. بررسی ارتباط مدیریت منابع آب کشاورزی و بیابان­زدایی مطالعه موردی: دریاچه پریشان، پایان نامه کارشناسی ارشد بیابان‌زدایی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان.

سازمان هواشناسی کشور. 1392. مدیریت پیش‌بینی و هشدار سازمان هواشناسی کشور. WWW.irimo.ir/fa 

شعبانی، م. ک.، ت. هنر و م. زیبایی. 1387. مدیریت بهینه در مصرف آب و الگوی کشت در شرایط استفاده تلفیقی از منابع سطحی و زیرزمینی. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال دوازدهم، شماره44، ص 53-66.

شکیبا، ع.، ب. میرباقری و الف. خیری. 1389، خشکسالی و تأثیر آن بر منابع آب زیرزمینی در شرق استان کرمانشاه با استفاده از شاخص SPI، فصلنامه علمی- پژوهشی انجمن جغرافیایی ایران، دوره جدید، سال هشتم، شماره25، ص 104-124.

شیرزادی لسکو کلایه، س. و م. صبوحی صابونی. 1388. کاربرد برنامه­ریزی چند هدفه در مدیریت منابع آب سطحی و زیرزمینی منطقه­ی ساوجبلاغ. مجله  اقتصاد کشاورزی، جلد3، شماره2، ص 83-89.

عزیزی، ق. 1382. ارتباط خشکسالی­های اخیر و منابع آب زیرزمینی در دشت قزوین. مجله پژوهش­های جغرافیایی، شماره 46، ص 131 تا 143.

فخرآبادی، ا. 1391. بررسی خشکسالی های اخیر و تاثیر آن بر سطح آب زیرزمینی دشت کاشان، پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، دانشکده جغرافیا، دانشگاه حکیم سبزواری.

فرخ زاده، ب. 1390. برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب به منظور ارائه الگوی بهینه بهره‌برداری (مطالعه موردی: دشت همدان – بهار)، رساله دوره‌ی دکتری آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران.

فرخ زاده، ب.، ب. عطاییان، الف. بذرافشان، و م. سوری. 1392. مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب در بخش کشاورزی از طریق بهینه سازی الگوی کشت مطالعه موردی: دشت کبودرآهنگ. دوازدهمین همایش ملی آبیاری و کاهش تبخیر، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

فیض‌آبادی، ی.، ف. یوسف‌پور و ح. اسدپور. 1393. کاربرد مدل برنامه‌ریزی خطی چند شاخصه فازی در تعیین الگوی بهینه کشت ارقام برنج در شالیزارهای بابلسر، اقتصاد کشاورزی، جلد8، شماره1، ص31-45.

مادح خاکسار، الف. و الف. آینه‌بند. 1390. طراحی زراعی- اقتصادی الگوی کشت شبکه آبیاری و زهکشی هندیجان با تأکید بر منابع آب. نشریه پژوهش‌های زراعی ایران، جلد9، شماره1، ص 28-38.

 نوحه‌گر، الف. و ف. شیرگاهی. 1389. تغییر کاربری اراضی و تاثیر آن بر کیفیت آبهای سطحی مطالعه موردی: حوضه کهورستان. مجله پژوهش‌های دانش زمین، دوره  1،  شماره  4، ص83-92.

هوشمند، ج. و الف. خورانی. 1392. بررسی فراوانی و تداوم شرایط مختلف بارش و خشکسالی در ایستگاه­های منتخب استان هرمزگان، اولین همایش ملی الکترونیکی کشاورزی و منابع طبیعی پایدار، تهران، موسسه آموزش عالی مهر اروند، گروه ترویجی دوستداران محیط زیست.

Akbari, M., M. R. Jarge, K. Madani, and H. Sadat. 2009. Assessment of decreasing of groundwater-table using GIS: a case study of Mashad Plain Aquifer. J Water Soil Conserv 164:63–78.

AL-Qinna M. I., N. A. Hammouri, M. M. Obeidat and F.Y. Ahmad. 2010. Drought analysis in Jordan under current and future climates. Climate change, 106:421–440.

Beruardo, D. J. 1988. Irrigation optimization under water supply. ASAE 313: 712-719.

Cai, X., D. C. McKinney, and L. S. Lasdon. 2001. Solving nonlinear water management models using a combined genetic algorithm and linear programming approach. Advances in Water Resources, 246, 667-676.

Jackson, B. S., T. J. Gerik, and D. F. Wanjura. 1990. Use of COTTAM for scheduling limited irrigation. J. Prod. Agric. 34: 420-425.

Madani, K. 2014. Water management in Iran: what is causing the looming crisis? J. Environ Stud Sci, 4:315-328.

McKee, T. B., j. Doesken, and  j. Kelist. 1993. The relationship of drought frequency and duration to time scales, Fight conf. on applied Climatology, Anaheim, CA, America Meteorological Society,179-185.

Mendicino, G., A. Senatore, and P. Versace. 2008. A Groundwater Resource Index (GRI) for drought monitoring and forecasting in a Mediterranean climate. Journal of Hydrology, 357(3):282-302.

Paul, S., S. N. Panda, and D. Nagesh Kumar. 2000. Optimal irrigation allocation: A multilevel approach. J. Irrig. Drain. Eng. 1263: 149-156.

Seth L.N. D. N. Kumar, S. N. Panda, and B. C. Mal. 2002. Optimal Crop Planning and Conjunction use of Water resourses in a Coastal river basin. Water Resource and Management. 16: 145-179.

Singh, D. K., C. S.  Jaiswal, K. S. Reddy, R. M., Singh, and D.M. Bandarkar. 2001. Optimal Cropping Pattern in a Canal Command area.Agricultural Water Management, 50; 1-8.

Subash, N.,  H. R. Mohanand K. Banukumar. 2011. Comparing water-vegetative indices for rice Oryza sativa L.–wheat Triticum aestivum L. drought assessment. Computers and electronics in agriculture, 772:175-187.

 

Wallace, J. S. 2000. Increasing agricultural water use efficiency to meet future food production. Agriculture, Ecosystems & Environment, 821: 105-119.

Wilhite, D. A. and M. H. Glantz. 1985. Understanding the drought phenomenon: the role of definitions. Water International 10: 11- 1120.

Yaron, D. and A. Dinar. 1982. Optimal allacation of water on a farm during feed season. J. Agric. Econ. 64: 452-458.